… a gyomortartalom folyadékdinamikájának megalapozó ismerete kritikus fontosságú a táplálékszerkezetek lebontásának és az emésztés során felszabaduló tápanyagoknak a megértéséhez és modellezéséhez. Az új képalkotó technológiák a közelmúltban lehetővé tették a különböző gyomorfunkciók in vivo vizualizálását ; az információkat sikeresen felhasználták az in vitro rendszerek új generációjának kifejlesztéséhez, amelyek egyedülálló lehetőségeket kínálnak az élelmiszerstruktúrák lebontásának elemzésére különböző fiziológiai körülmények között . Az emberi gyomor összetett geometriája és motilitása miatt azonban a gyomoráramlás helyi, pillanatnyi és háromdimenziós viselkedésének kísérleti jellemzése mindeddig nem volt lehetséges. E munka célja az volt, hogy kidolgozzuk a gyomor geometriájának és motilitásának háromdimenziós számítógépes áramlástani (CFD) modelljét az emésztés során, és felhasználjuk azt a diszkrét élelmiszer-részecskék helyi áramlási viselkedésének és mozgásának elemzésére, különböző reológiai tulajdonságú folyadékokkal együtt. Az emberi gyomor méretére és alakjára nincs egyedi leírás. Geometriája egyénenként jelentősen változik, és számos biológiai tényező is folyamatosan befolyásolja. E megfigyelés alapján egy egyszerűsített háromdimenziós modellt dolgoztak ki, amely képes reprodukálni az emberi gyomor átlagos méretét a posztprandiális időszakban . Amint az 1. ábrán látható, a modell a gyomrot “J” alakú szervként ábrázolja, amelynek nagyobb görbülete 34 cm, maximális keresztirányú átmérője 10 cm, a pylorus sphincter átmérője 1,2 cm, és kapacitása 0,9 L. A modell felépítésére és hálós rendszerére vonatkozó részleteket Ferrua és Singh ismerteti. Közvetlenül étkezés után a proximális fal “receptív relaxációja” lehetővé teszi a gyomor számára, hogy a lenyelt ételt a gyomornyomás jelentős növekedése nélkül befogadja és tárolja . Ezt a választ ezután egy “adaptív relaxáció” tartja fenn, amely az étkezés specifikus tulajdonságaira reagálva modulálja a gyomortónust , és feltételezhetően befolyásolja a gyomortartalom eloszlását és kiürülését . Ezeket a válaszokat (az úgynevezett “gyomor akkomodáció”) a gyomortérfogat általános változásai szempontjából elemezték , de dinamikájuk pontos jellemzését eddig nem tették közzé. Egy másik motoros válasz a posztprandiális időszakban a szabályos, növekvő amplitúdójú perisztaltikus összehúzódási hullámok (ACW) sorozatának terjedése. Ezek a hullámok, amelyek a gyomor pacemaker helyén erednek és a pylorus felé terjednek, várhatóan kialakítják a táplálékstruktúrák kémiai és mechanikai szétesését elősegítő intragasztrikus mozgásokat, és a folyadékok gyomorürülésére gyakorolt hatásuk jelenleg még vitatott . A “gyomorakkomodációval” ellentétben az ACW-k dinamikáját sikeresen jellemezték fejlett MRI-technikák alkalmazásával . A Pal et al. által megadott ACW-k dinamikája alapján az ACW-k terjedését numerikusan szimulálták egy olyan algoritmus kifejlesztésével, amely a számítási tartomány minden egyes csomópontját az idő függvényében azonosította és áthelyezte. Az ACW-ket 20 másodpercenként indították el a pylorustól 15,1 cm-re, 0,23 cm.s-1 állandó horizontális lineáris sebességgel terjedtek, szélességüket állandónak és 2,0 cm-nek feltételezték a gyomor középvonala mentén, és a relatív elzáródásuk a pylorustól 1,5 cm-re 80%-os értéket ért el (2. ábra). Mivel a gyomrot zárt és összenyomhatatlan áramlási rendszerként modelleztük, a folytonosság biztosítása érdekében tónusos összehúzódások sorozatát határoztuk meg, hogy kompenzáljuk a gyomor kapacitásának az ACW-k által okozott változásait. Feltételeztük, hogy ezek az összehúzódások körkörösen deformálják a gyomor proximális falát, a kontrakció/tágulás százalékos arányával, amely lineárisan növekszik a 0%-tól (a corpus közepénél) egy időfüggő, legfeljebb 8%-os maximális értékig (a fundus tetejénél). A gyomoráramlás folyadékdinamikáját inkompresszibilisnek és laminárisnak feltételeztük, és az 1. és 2. egyenletben megadott folytonossági és impulzusmérlegek megoldásával modelleztük, …